Détecter des icebergs par satellites


Photo by Ray Laskey on Unsplash

Les icebergs sont des morceaux de glaciers qui se sont détachés et dérivent sur les océans, parfois pendant des années. Ils ont un impact sur la navigation, sur les vagues (qu'ils atténuent), et sont un marqueur du climat. Leur détection en plein océan peut être réalisée par satellite



Photo Credit: Courtesy Ted Scambos, NSIDC IceTrek Web site

Un iceberg est un morceau d'un glacier qui s'est écoulé vers l'océan et qui, arrivé à la côte ou à l'extrémité d'une plateforme glaciaire, s'en détache (on parle de "vêlage") et flotte. Il s'agit donc de glace d'eau douce (non salée) et non de morceaux de la banquise (glace de mer), et d'une eau qui s'ajoute à celle de l'océan au moment du « vêlage ». On estime que 50 % de la fonte de glaces continentales dans l'océan se fait via ces icebergs. Or cette fonte est un apport d'eau qui contribue à la montée du niveau des mers. Parfois, en Antarctique, c'est une plateforme complète de la taille d'un département français qui se détache. Un tel iceberg (d'une hauteur de plusieurs dizaines de mètres au-dessus de l'eau et quelques centaines de mètres sous la surface) peut rester accrochés au fond un, mais une fois détaché il se déplace en suivant principalement les courants et accessoirement le vent. Il va se morceler de plus en plus tout en fondant, en moyenne de 1 m par jour (plus ou moins vite selon sa taille, la température ambiante de l'air comme de l'eau, etc.), pendant parfois plusieurs années avant de disparaître totalement.


Détecter des icebergs depuis l'espace

Seuls les icebergs d'une taille de l'ordre de 100 m de long sont généralement détectés par satellite. Mais les plus petits sont souvent à la périphérie de plus gros, car ce sont des morceaux de ceux-ci qui se sont détachés précédemment. On parle de "bourguignons" (terme qui vient du fait que ces iceberg ont une taille comparable aux barriques de vin de Bourgogne embarquées sur les bateaux de commerce ; growlers en anglais) pour des icebergs de la taille de quelques mètres, qui sont très dangereux pour la navigation car difficilement repérables, mais suffisamment gros pour faire d'importants dégâts dans la coque d'un bateau. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour cette détection. Aucune ne permet cependant une surveillance systématique et permanente de tous les icebergs individuellement.


  • les images "optiques" (utilisant des techniques proches de la photographie numérique) permettent de très bien voir les icebergs en plein jour et si la couverture nuageuse n'est pas trop épaisse. La première condition fait qu'au-delà du cercle polaire on ne pourra pas suivre les icebergs pendant plusieurs mois chaque année (puisqu'il fait nuit en permanence); la seconde est moins contraignante. Si il y a souvent beaucoup de nuages sur les océans proches des pôles, ils évoluent beaucoup et on observe assez fréquemment des nuages moins épais voire même des trouées, qui font que sur plusieurs jours d'observation on a une chance de discerner l'iceberg. Les satellites utilisés sont des satellites qui prennent systématiquement des images sous leur trajet (contrairement à des satellites comme Spot ou Pléiades dont les prises d'images sont ponctuelles et programmées mais à haute ou très haute résolution). Les images ne sont pas à très haute résolution, ce qui ne permet de voir que des icebergs de plus de 300 m, mais l'observation se fait sur des zones de plusieurs centaines de kilomètres de large.

  • Un glacier en Antarctique, Pine Island glacier, avec un iceberg en train de se détacher le 14 juillet 2013 vu par un instrument infrarouge (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) sur le satellite Terra) (source Nasa) l'infrarouge, souvent présent sur les mêmes satellites, peut également être utilisé. En particulier pendant la nuit polaire car l'infrarouge est une technique qui détecte le rayonnement émis du fait de la chaleur d'un objet ou d'une surface, et non le rayonnement solaire réfléchi (l'infrarouge est d'ailleurs utilisé dans les lunettes de vision nocturne). Un iceberg (gelé) sera plus froid que l'eau (non gelée) environnante. Les problèmes de nuages sont les mêmes que pour les images visibles cependant.
  • Les radars permettent d'observer quelle que que soit la couverture nuageuse, de jour comme de nuit.

    Les radar imageurs (radar à synthèse d'ouverture ou "SAR") permettent en général de distinguer des icebergs de 100 m sur les images qui sont prises. Mais ces satellites ne prennent pas partout ni tout le temps des images, il faut demander qu'ils soient programmés sur les zones souhaitées ce qui exclut d'en observer par hasard ou par observation systématique.


    Le même glacier de Pine Island que ci-dessus, avec l'iceberg en train de se détacher vu par le satellite TerraSAR-X le 8 juillet 2011 (source DLR)


    L'iceberg A56 détecté par radar à synthèse d'ouverture en pleine mer le 13 novembre 2016 (Credits CLS)

    Les radars altimètres mesurent juste en dessous d'eux, mais de façon régulière et systématique. On utilise le temps mis par l'onde émise par le radar pour faire l'aller-retour entre le satellite et la surface de l'océan pour mesurer la hauteur de mer; mais quand l'onde rencontre un iceberg, une partie revient plus vite que si elle s'était réfléchie sur la surface de l'eau. Ces satellites ne permettent pas une détection de tous les icebergs, mais peuvent être utilisés pour déterminer les tendances, en estimer le nombre total et les déplacements, repérer les zones où il y en a beaucoup, etc.


    Détections d'icebergs (points gris) réalisées par les satellites altimètres Jason-1 et Jason-2 entre le 15 août et le 29 novembre 2012 (en préparation du Vendée Globe) (Source CLS)

    Les radars diffusiomètres sont conçus initialement pour mesurer le vent à la surface de l'eau grâce aux vaguelettes qu'ils y provoquent. Cependant, ils mesurent avant tout la réflexion de leur onde radar sur la surface, et comme le radar à synthèse d'ouverture permettent de détecter des objets différents du milieu ambiant sur la surface.

Suivre un iceberg

Les icebergs n'ont pas d'identifiant sur eux sauf quelques rares cas où une balise a été posé dessus, mais cela ne dure pas plusieurs années, ou ceux qui sont tellement grands qu'ils ont une silhouette facilement reconnaissable d'une image à l'autre ; pour la plupart, ils changent beaucoup de taille et de forme au cours de leur évolution suite à leur fragmentation et à la fonte. On ne peut donc pas utiliser des techniques informatiques de reconnaissance de forme pour une détection automatisée, en tout cas pas à long terme. On essaie donc de reconstituer l'historique des déplacements d'un iceberg par connaissance de leurs mouvements habituels avec les courants et par déduction, en utilisant les détections que l'on réussit à identifier de proche en proche.


Schéma des déplacements habituels des icebergs. Les lettres A, B, C et D expliquent les noms données (selon le quart de l'Antarctique dont les icebergs sont originaires)

Détections d'icebergs dans la base de données NATICE entre 1999 et 2010 (credits NOAA)
Voir aussi : La naissance d'un iceberg vue par satellite